I. APLICACIONES INDUSTRIALES

14.1 VIDRIO PARA VENTANAS.Durante muchos aos, el vidrio para ventanas se fabric mediante un proceso manual extremadamente arduo, que implicaba la recoleccin de un trocito de vidrio en el extremo de una caa de vidriero, y soplarlo hasta hacer un cilindro. Los extremos de este se cortaban, y el cilindro hueco se abra, se calentaba en horno y se aplanaba. Este tedioso proceso manual ha sido ahora sustituido enteramente por procesos continuos o por sus modificaciones, el proceso Fourcault y el de flotacin.14.2 VIDRIO ALAMBRADO Y DECORADO: En la manufactura del vidrio decorado, el vidrio fundido fluye sobre el borde del horno y pasa entre unos rodillos metlicos en los que se ha grabado o troquelado cierto dibujo. Los rodillos forman el vidrio y le imprimen el dibujo en una sola operacin, Este vidrio difunde la luz y asegura cierta cantidad de privaca, por lo que se recomienda para emplearse en cuartos, puertas y duchas. Estos vidrios pueden reforzarse con alambre durante la formacin inicial para cubrir necesidades Especiales de seguridad, por ejemplo, para las ventanas cerca de salidas contra incendios. 14.3 VIDRIO SOPLADO: El soplado del vidrio, una de las artes ms antiguas, hasta el siglo asado dependa exclusivamente de los pulmones humanos como potencia para formar y moldear el vidrio fundido. Sin embargo, los requerimientos modernos para el vidrio soplado exigieron el desarrollo de un mtodo ms rpido y ms barato de produccin. La fabricacin de botellas a mquina es solo una operacin de vaciado en la que se utiliza aire a presin para crear un hueco. 14.4 FOCOS ELECTRICOS. El soplado de un foco delgado difiere de la manufactura de una botella en que el tamao y la forma del foco son determinados inicialmente por el chorro de aire mismo y no por el molde. El vidrio fundido fluye a travs de una abertura anular en el horno y va hacia abajo entre dos rodillos enfriados por agua, uno de los cuales tiene depresiones circulares que causan hinchamientos en la banda de vidrio que coinciden con unos agujeros circulares que estn en un transportador horizontal de cadena sobre el que pasa el vidrio a continuacin. El vidrio se hunde en estos agujeros por su propio peso. Debajo de cada agujero hay un molde rotatorio. Unas toberas de aire bajan sobre la superficie de la banda, una encima de cada protuberancia del vidrio o de los agujeros del transportador. A medida que la cinta se desplaza, estas toberas soplan un golpe de aire que forma un glbulo preliminar en la cinta. El molde giratorio se eleva ahora, y un segundo golpe de aire, de presin considerablemente menor que el primero, da forma al glbulo dentro del molde y forma el foco. El molde se abre, y un pequeo martillo suelta al foco separndolo de la cinta. Los focos caen en el transportador que los lleva a la rejilla del horno de templado, donde se deslizan con el cuello hacia abajo, entre dos tiras verticales paralelas que los soportan mientras son templados. El mismo tiempo total para toda la serie de operaciones, incluyendo el templado, es alrededor de 8 min. Se han logrado maquinas con velocidades hasta 2000 focos por minuto. 14.5 CINESCOPIOS. Actualmente se hacen cinescopios hasta de 68 cm. A lo largo y que tienen tres partes principales: la pantalla frontal, fosforescente, sobre la que se produce la imagen; la envoltura, y el can de electrones. El fosforo se aplica a la pantalla frontal de la envoltura por sedimentacin o por empolvado. La fabricacin de la envoltura de vidrio era difcil hasta que se invent el vaciado centrfugo, en el que se emplea un molde giratorio para producir una pared con un espesor mucho ms uniforme. Las partes de vidrio se pegan por medio de una llama de gas o gas y electricidad. Para los cinescopios de receptores de televisin a color, el fosforo se aplica a la superficie interior de la pantalla. Detrs de la pantalla se monta una mscara perforada para dirigir correctamente los haces de electrones. La elevada temperatura que se necesita para el sellado no puede emplearse aqu, ya que causara el deterioro del fosforo. 14.6 TUBERIA DE VIDRIO. En el proceso Danner, el vidrio fundido fluye sobre el extremo superior de una barra hueca de arcilla, giratoria, inclinada a unos 30. Se sopla aire a travs de ella y el vidrio que hay en la barra fluye lentamente hacia el extremo del fondo, de donde se tira de el para formar un tubo. Una par de correas enganchan la tubera, sacndola da una velocidad uniforme. El dimetro y espesor de la pared se controlan por la temperatura, la velocidad de extraccin y el volumen de aire que se sopla dentro de la barra. La tubera no requiere templado.Los platos de vidrio para torre y los casquetes de burbujeo, los primas y la mayor parte del vidrio ptico, as como mayor parte de los enseres de cocina, aislante, algunos vidrios de color, los vidrios arquitectnicos y muchos artefactos similares, se moldean a mano, el proceso consiste esencialmente en extraer cierta cantidad de vidrio, conocida como unin, del recipiente o tranque, y llevarla al molde. En este caso la cantidad exacta del vidrio que se requiere se corta con unas tijeras, y el ariete del molde se lleva a la posicin final a mano o con presin hidrulica. Cierto moldeado de vidrio se lleva a cabo por medio de mtodos semiautomticos, que son una combinacin de los procesos de moldeado a mquina y a mano que se describieron antes. Los matraces volumtricos y las secciones cilndricas de Pyrex para torres se fabrican de esta manera. 14.7 TEMPLADO. Para reducir la tensin, es necesario templar todos los objetos de vidrio, ya sea que hayan sido formados por mtodos manuales de moldeo o a mquina. En resumen, el templado comprende dos operaciones: 1) mantener una masa de vidrio por encima de cierta temperatura critica durante el tiempo suficiente para reducir la tensin interna, hacindola fluir plsticamente hasta un valor inferior a un mximo predeterminado, y 2) enfriar la masa hasta la temperatura ambiente con bastante con bastante lentitud para mantener la tensin por debajo de este mximo. El horno de templado no es ms que una cmara de calentamiento cuidadosamente diseada en la cual la velocidad de enfriamiento puede ser controlada a fin de cumplir con los requisitos precedentes. El establecimiento de una relacin cuantitativa entre la tensin y la birrefringencia causada por la tensin, ha permitido a los especialistas en la tecnologa del vidrio disear vidrio que cumpla con ciertas condiciones de tensin mecnica y trmica. Con los datos anteriores como base, los ingenieros han producido equipo para templado continuo, con regulacin automtica de la temperatura y con circulacin contralada, lo que permite un templado mejor con un costo menor en combustible y con menor perdida de producto. ACABADOTodos los tipos de vidrio de templado deben pasar por ciertas operaciones de acabado que, aunque son relativamente simples, tienen mucha importancia. Entre ellas estn la limpieza, el esmerilado, pulido, cortado, pavonado, esmaltado, clasificado y calibrado. Aunque no todas se requieren para cada objeto de vidrio, una o ms son necesarias casi siempre.14.8 PRODUCCION DE VIDRIOS ESPECIALESLa investigacin y el desarrollo son la base de los tipos nuevos y mejorados de vidrio, as como de sus propiedades, en esta seccin se describen algunos de estos nuevos productos. 14.9 VIDRIO DE SILICE FUNDIDAEl vidrio de slice fundida o de slice vtrea, se puede hacer fundiendo slice pura, pero usualmente estos productos tienen burbujas y es difcil fabricarlos en forma transparente. Este vidrio es manufacturado ahora por Corning mediante la pirolisis de alta temperatura en fase vapor de tetracloruro de silicio. Este tipo de proceso se presenta naturalmente para un control que permite una SiO2 qumicamente pura. La slice cruda producida de esta manera se halla en forma de placas, o de peras. La alta temperatura de la reaccin tiende a extraer los contaminantes no deseados, dejando en la slice fundida impurezas del orden de 1 parte en 100 millones. Este vidrio de slice fundida tiene propiedades notables y posee una absorcin ultrasnica ms baja que cualquier otro material. Debido a su baja expansin trmica se emplea para espejos de telescopios, por ejemplo, el espejo de 158 cm para un telescopio del Observatorio Naval de Estados Unidos.VIDRIOO RICO EN SILICE. Este producto, conocido como Vycor, constituye un importante avance hacia la produccin de un vidrio que se acerque al de slice fundida por su composicin y propiedades, esto se ha logrado al evitar las limitaciones anteriores en la fusin y en el formado. Los artculos acabados contiene aproximadamente 96% de slice y 3% de xido brico, y el resto se almina y lcali. Algunas composiciones de vidrios de borosilicato con un contenido de slice de alrededor de 75% se emplean en las primeras etapas del proceso, en las que los vidrios se funden, moldean.Despus del enfriamiento, los artculos se someten a un tratamiento por calor y al templado, lo que induce al vidrio a separarse en dos fases fsicas bien marcadas. Una de estas fases es tan rica en oxido brico y alcalinos que se disuelve de inmediato en soluciones de cido caliente, mientras que la otra es rica en slice, y por lo tanto, insoluble en estas soluciones. El artculo de vidrio se sumerge en un bao de cido clorhdrico al 10% (98C) durante el tiempo suficiente para permitir que la fase soluble sea virtualmente lixiviada en su totalidad, se lava perfectamente para eliminar cualquier traza de la fase soluble, as como las impurezas, y se somete a otro tratamiento por calor que sirve para deshidratarlo y para convertir la estructura de las celdas en la de un vidrio vtreo no poroso. En el curso de estos procesos, el vidrio sufre un encogimiento en sus dimensiones lineales que alcanza el 14% de su tamao original. En la tabla 11.3 se comparan sus propiedades con las de otros vidrios. Este mtodo de manufactura del vidrio da un producto que puede calentarse hasta el rojo cereza y sumergirse despus en agua helada sin ningn efecto adverso. Asimismo, este vidrio tiene gran durabilidad qumica y es extremadamente estable frente a todos los cidos, excepto el fluorhdrico que, sin embargo, ataca a este vidrio en forma mucho ms lenta que a los otros. Su encogimiento es tambin proporcionalmente por igual, de modo que la forma original se conserva.

Tabla 6. Propiedades comparativas de algunos vidrios.Cal comnBorosilicato PyrexVycor, con 96 % de sliceSlice fundidaPyroceram

Punto de ablandamiento, C715746153015251250

Punto de templado, C52745010201085

Gravedad especfica2.502.232.182.202.60

Mdulo de Young GPa7068

14.10 VIDRIOS COLORIDOS Y RECUBIERTOSAunque durante muchos siglos se utilizaron solo para decoracin, los vidrios transparentes de colores son esenciales en la actualidad, para propsitos tcnicos o cientficos y se producen en varios cientos de colores. Los vidrios de colores pueden ser de alguno de los tres tipos siguientes: a) el color se produce mediante la absorcin de algunas frecuencias de luz por algunos agentes disueltos en el vidrio. Los agentes colorantes de este grupo son los xidos de los elementos de transicin, especialmente los del primer grupo, Esta clase se puede subdividir en la de aquellos en los que el color se debe al medio qumico estructural, y la de aquellos en los que el color se debe a diferencias en el estado de oxidacin. Como un ejemplo de la primera, disuelto en vidrio de sodio-plomo proporciona un color caf, pero en vidrio de potasa da color heliotropo. En este ltimo, los xidos de cormo producen colores que van del verde al naranja, segn la proporcin del xido bsico Cr2O3 respecto al oxido cido y de la composicin del vidrio, por ejemplo, de si este es bsico o acido. b) el color es producido por partculas coloidales precipitadas dentro de un vidrio originalmente incoloro mediante un tratamiento trmico. El ejemplo clsico es la precipitacin de oro coloidal, que produce un vidrio color rub dorado. C) el color es producido por partculas microscpicas o ms grandes pueden ser ellas mismas coloridas, como los rojos de selenio (SeO2) que se emplean en los vidrios para semforos, pantallas de linternas, etc, o bien, las partculas puede ser incoloras y dan lugar a vidrio opalescente.Los vidrios recubiertos se fabrican depositando pelculas metlicas transparentes en la superficie de vidrio incoloro o de color. Las pelculas se preparan para que proporcionen algunas caractersticas de transmisin o de reflexin, que en la actualidad son importantes para el arquitecto.Los vidrios opalescentes o translucidos son claros cuando estn fundidos, pero se vuelven opalescentes a mediad que el vidrio va tomado forma, debido a la separacin y a la suspensin en ellos de partculas diminutas de varios tipos, tamaos y densidades que dispersan la luz que los atraviesa.A menudo, el vidrio opalescente se produce moliendo cristales no metlicos de partculas nucleadas de plata, que se producen a partir de un vidrio originalmente claro que contenga plata. Este vidrio se emplea para obtener efectos arquitectnicos, por ejemplo, en persianas de ventanas, para la transmisin de longitudes de onda especificadas, y para vajillas.14.11 VIDRIOS DE SEGURIDAD.Los vidrios de seguridad pueden agruparse en dos clases generales: vidrios de seguridad laminados y vidrios de seguridad reforzados por calor (o templados) o endurecidos por encajonamiento. El vidrio alambrado puede considerarse tambin como de seguridad. El vidrio de seguridad laminado, que es el que ms se emplea en Estado Unidos, consiste en dos hojas o laminas delgadas de vidrio, casa una de un espesor aproximado de 3mm, con una hoja material plstico no quebradizo entre los dos. El plstico y el vidrio se lavan, y se aplica un adhesivo al vidrio (si el plstico que se utiliza lo requiere, lo cual no es siempre el caso). Las hojas de vidrio y de plstico se prensan juntas bajo un calor moderado para sellar los bordes. El vidrio se somete a temperaturas moderadas y a presiones hidrulicas en un autoclave, con el fin de llevar toda la intercapa a un contacto ntimo, despus de lo cual se pueden sellar los bordes de este emparedado con algn compuesto resistente al agua.El vidrio que se emplea en la produccin del vidrio de seguridad laminado tiene las mismas propiedades fsicas del vidrio comn, por lo que las caractersticas propias de la seguridad dependen nicamente de la capacidad de la intercapa de plstico para sostener los fragmentos causados por la rotura accidental del vidrio mismo. El primer plstico que se utiliz comercialmente fue el nitrato de celulosa, que fue reemplazado por el acetado de celulosa. Ahora, prcticamente en todo el vidrio de seguridad laminado se emplea una resina de polivinil butiral. Este plstico vinilico es ms elstico que el acetato de celulosa, ya que se estira a tensiones relativamente bajas hasta alcanzar su lmite elstico, despus del cual es necesaria una tensin adicional considerable para hacerlo fallar. Se mantiene claro e incoloro en cualquier condicin en que se use, no lo afecta la luz solar y no necesita adhesivos o compuesto resistentes al agua en su manufactura.El vidrio templado o reforzado, es muy fuerte y duro, se utiliza para puertas y ventanillas de automviles y para tuberas. Posee altas tensiones internas y si la superficie se rompe, se hace aicos. Su fabricacin implica un templado con calor controlado mediante el cual las tensiones no uniformes en el vidrio son reemplazados por tensiones controladas, unformes y de bajo nivel. Este vidrio es, en realidad muy fuerte ante la compresin y muy dbil a la tensin. El templado fsico es fruto del estudio del templado y menos drstico que el proceso de enfriamiento utilizado durante mucho tiempo para hacer las pastillas Prncipe Ruperto. El recipiente o lamina de vidrio ya formado que va a reforzarse por templado se calienta a cierta temperatura, por ejemplo, 425C, justo por debajo de su punto de ablandamiento, y luego se enfra en aire, sal fundida o aceite, Durante este templado, se presenta un efecto de emparedado cuando el exterior, o cascara, del vidrio se enfra rpidamente y se endurece, y el interior se enfra ms lenta y continuamente, y se contrae despus de que el exterior se ha vuelto rgido. As, el interior tira de la superficie exterior, comprimindola, mientras que el interior desarrolla una tensin compensatoria, aumentando en tres veces la resistencia.El chemcor es un vidrio reforzado qumicamente que incluso puede llegar a tener una resistencia entre tres a cinco veces la de los productos templados fsicamente. Este duplica las tensiones por medios fsicos que se acaban de describir (el enfriamiento controlado). Esto se ha hecho por intercambio bionico con la capa externa del vidrio, sumergiendo un vidrio de sodio en un bao de sal fundida de litio, lo que produce un vidrio de litio en la superficie y un vidrio de sodio en el interior. Esta sustitucin alcalina da como resultado un producto con la superficie bajo compresin, ya que el vidrio de litio tiene un coeficiente da expansin ms bajo y por lo tanto se encoge menos cuando se enfra que el vidrio interior de sodio. El vidrio templado de esta manera puede ser doblado y torcido. No se fractura tan fcilmente como el vidrio comn, y las pruebas indican que los servicios de mesa vendidos como Centura, Fabricados por templado qumico, son de menor peso y tres veces ms fuertes que los ordinarios.14.12 FOTOFORME El vidrio fotoforme es un vidrio fotosensible que es, un esencia, un silicato de litio modificado por xidos de potasio y aluminio, y que contiene trazas de compuestos de cerio y de plata como ingredientes fotosensibles. Al ser expuesta a la luz ultravioleta, se forman ncleos por la plata sensibilizada por el , alrededor de los cuales se forma una imagen de metasilicato de litio que se revela por medio de un tratamiento trmico a cerca de 600 C. El metasilicato de litio, soluble en acido, puede eliminarse por medio de cido fluorhdrico al 10%. Si la exposicin a la luz se hace a travs de un negativo fotogrfico a partir de un dibujo, el resultado final es una reproduccin en vidrio de gran precisin y con detalles muy complicados. Por ejemplo, las tabletas de circuitos elctricos en hoja de vidrio pueden hacerse as en forma barata y precisa. El proceso ha sido llamado maquinado qumico del vidrio.14.13 VIDRIOS FOTOCROMICOS DE SILICATOLos vidrios fotocromicos de silicato complementan los vidrios fotoformes que acaban de ser presentados, pero poseen las siguientes propiedades poco usuales: oscurecimiento ptico en la luz, partiendo del ultravioleta, a travs del espectro visible; blanqueando ptico, o decoloracin en la oscuridad; y blanqueando trmico a temperaturas ms elevadas. Estas propiedades fotocromicas son verdaderamente reversibles y no estn sujetas a la fatiga. A decir verdad, algunos especmenes de este vidrio fotocromico han sido expuestos a miles de ciclos sin ningn deterioro en su desempeo. La explicacin cientfica de este proceso fotocromico es la manufactura de un vidrio en el cual existen partculas submicroscopicas de haluros de plata, que reaccionan en forma diferente a como lo hacen los haluros de plata fotogrficos comunes cuando son expuestos a la luz. Estas partculas diminutas son de unos 5nm de dimetro y tienen una concentracin de ms o menos 10 por centmetros cubico; estn encajadas en vidrio rgido, impermeable y qumicamente inerte, lo cual asegura que los centros fotoliticos de color no se difundan y se aglomeran para formar partculas de plata ms grandes y estables, o que no reaccionen qumicamente para producir una descomposicin irreversible del haluro de plata, como la que tiene lugar en el proceso cuando se forman partculas de plata mayores y opacas. Estos dos procesos pueden ser ilustrados en un diagrama, como sigue

La reaccin fotoltica primaria consiste en la liberacin de un electrn del para que sea atrapado por el ion dando como resultado . Estos vidrios fotocromicos se utilizan en los lentes para sol, ventanas e instrumentos y procesos en los que se requiera un control dinmico de la luz solar.14.14 CERAMICA-VIDRIOLa cermica-vidrio es un material fundido y formado como vidrio, y que luego es convertido, en gran medida, en una cermica cristalina por medio de procesos de desvitrificacin controlada. Los compuestos cermicos son, a menudo, cuerpos con partculas cristalinas de alto punto de fusin que estn unidas en una matriz cristalina, o por fusin de las partculas en las fronteras de sus granos. La matriz vtrea es el resultado de reacciones qumicas entre pequeas cantidades de fundentes incluidos en las materias primas y los constituyentes cristalinos. Este proceso cermico del vidrio, despus de una primera fabricacin a mquina en el estado vitroso, es seguido por una nucleacin cataltica alrededor de un ingrediente menor pero importante, como el TiO2, por medio de un tratamiento trmico. Esto se logra calentando el vidrio entre 10 y hasta 100C, que est dentro del intervalo de desvitrificacin de la composicin partculas de que se trate. Estos cristales son mucho ms pequeos y uniformes que los de la cermica convencional.Las propiedades de la cermica producida a partir de vidrio corresponden ms a las de la cermica que alas de vidrio sin convertir. La cermica-vidrio posee una rigidez superior, as como atrs propiedades mecnicas y trmicas deseables. Los cuerpos suelen ser opacos, lustrosos, blancos o de color, y no porosos; algunas composiciones tienen propiedades elctricas notables. Las cermicas de vidrio no porosas, de grano fino, con microestructura cristalina, tienen una resistencia flexional ms alta que la de las cermicas convencionales de composicin qumica semejante, y alcanzan y ms. Son ms refractarias que los vidrios comunes, pero menos que los refractarios comunes de xido. Pueden soportar temperatura de 1000 a 1100 C durante amas de 1000h sin sufrir cambios apreciables en sus propiedades. Las formulaciones de baja expansin trmica son prcticamente inmunes al rompimiento por choque trmico. Estos productos pueden fabricarse con tolerancias dimensionales cercanas en una amplia variedad de formas y tamaos, empleando mtodos convencionales de formacin de vidrio. Se emplean para cpulas protectoras de antenas, proyectiles dirigidos, en varios dispositivos electrnicos y, con la marca Pyroceram, de Corning, en utensilios para cocinas servir-congelar.14.15 FIBRA DE VIDRIO. La fibra de vidrio, aunque no es un nuevo producto, debe el aumento en su utilidad a su extrema finura (con frecuencia, de alrededor de , aunque puede bajarse hasta 5um o menos). Se puede estirar para hacer hilos, o soplarla para hacer capas aislantes, cintas y filtros para aire. Las fibras estiradas se utilizan para reforzar diversos plsticos y con el producto obtenido se fabrican tuberas, tanques y artculos deportivos, caas de pescar y esques. Las resinas ms comunes que se emplean son las epxicas y los polisteres.Un vidrio especial, de baja slice, se utiliza para la produccin de. Se han hecho esfuerzos para producir una fibra para reforzar el hormign que no sea atacada ni debilitada por los lcalis. Las mejores de estas fibras resistentes al lcali se hacen a partir de vidrio que contiene hasta 17% de . Este aditivo hace que el vidrio sea muy caro, y tambin es difcil producir fibras con el. Se dice que las fibras producidas a partir de vidrio de pizarra y piedra caliza son ms fciles de hacer que las fibras de vidrio de circona y que tiene mayor resistencia al lcali.

TABLA 7. Composicin de algunos vidrios industriales.